實(shí)驗(yàn)2：連續(xù)信號的采樣和恢復(fù)

電子科技大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告〔二〕學(xué)生姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：實(shí)驗(yàn)室名稱：信號與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)工程名稱：連續(xù)信號的采樣和恢復(fù)三、實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)際采樣和恢復(fù)系統(tǒng)如圖3.4-1所示。可以證明，奈奎斯特采樣定理仍然成立。圖3.4-1實(shí)際采樣和恢復(fù)系統(tǒng)采樣脈沖：其中，，，。采樣后的信號：當(dāng)采樣頻率大于信號最高頻率兩倍，可以用低通濾波器由采樣后的信號恢復(fù)原始信號。四、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c任務(wù)：目的：1、使學(xué)生通過采樣保持電路理解采樣原理。使學(xué)生理解采樣信號的恢復(fù)。任務(wù)：記錄觀察到的波形與頻譜；從理論上分析實(shí)驗(yàn)中信號的采樣保持與恢復(fù)的波形與頻譜，并與觀察結(jié)果比擬。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、采樣定理驗(yàn)證2、采樣產(chǎn)生頻譜交迭的驗(yàn)證六、實(shí)驗(yàn)器材〔設(shè)備、元器件〕：數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)箱、信號與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)板的低通濾波器模塊U11和U22、采樣保持器模塊U43、PC機(jī)端信號與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)軟件、＋5V電源，連接線、計(jì)算機(jī)串口連接線等。七、實(shí)驗(yàn)步驟：翻開PC機(jī)端軟件SSP.EXE，在下拉菜單“實(shí)驗(yàn)選擇〞中選擇“實(shí)驗(yàn)六〞；使用串口電纜連接計(jì)算機(jī)串口和實(shí)驗(yàn)箱串口，翻開實(shí)驗(yàn)箱電源?！?.采樣定理驗(yàn)證】1、連接接口區(qū)的“輸入信號1〞和“輸出信號〞，如圖1所示。圖1觀察原始信號的連線示意圖2、信號選擇：按“3〞選擇“正弦波〞，再按“＋〞或“－〞設(shè)置正弦波頻率為“〞。按“F4〞鍵把采樣脈沖設(shè)為10kHz。3、點(diǎn)擊SSP軟件界面上的按鈕，觀察原始正弦波。4、按圖2的模塊連線示意圖連接各模塊。圖2觀察采樣波形的模塊連線示意圖5、點(diǎn)擊SSP軟件界面上的按鈕，觀察采樣后的波形。6、用截止頻率為3kHz的低通濾波器U11恢復(fù)采樣后的信號。按圖3的模塊連線示意圖連接各模塊。圖3觀察恢復(fù)波形的模塊連線示意圖7、點(diǎn)擊SSP軟件界面上的按鈕，觀察恢復(fù)后的波形?！?.采樣產(chǎn)生頻譜交迭的驗(yàn)證】重復(fù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容〔一〕的實(shí)驗(yàn)步驟1～7；注意在第2步中正弦波的頻率仍設(shè)為“〞后，按“F4〞鍵把采樣脈沖頻率設(shè)為“5kHz〞；在第6步中用3kHz的恢復(fù)濾波器〔U11〕。【思考問題】〔1〕畫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容〔一〕的原理方框圖和各信號頻譜，說明為什么實(shí)驗(yàn)內(nèi)容〔一〕的輸出信號恢復(fù)了輸入信號？〔2〕畫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容〔二〕的方框圖，解釋與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容〔一〕有何不同之處？〔3〕如果改變實(shí)驗(yàn)內(nèi)容〔二〕的3kHz恢復(fù)低通濾波器為截止頻率為5kHz的低通濾波器〔U22〕，系統(tǒng)的輸出信號有何變化？八、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析：【1.采樣定理驗(yàn)證】2.62.6kHz正弦波〔原始波形〕10kHz采樣的輸出信號〔10kHz采樣的輸出信號〔采樣后的波形〕用3kHz低通濾波器恢復(fù)波形〔恢復(fù)后的波形〕用3kHz低通濾波器恢復(fù)波形〔恢復(fù)后的波形〕【2．采樣產(chǎn)生頻譜交迭的驗(yàn)證】2.62.6KHz正弦波〔原始波形〕5KHz采樣的輸出信號5KHz采樣的輸出信號〔采樣后的波形〕用3kHz低通濾波器恢復(fù)波形〔恢復(fù)后的波形〕用3kHz低通濾波器恢復(fù)波形〔恢復(fù)后的波形〕【3.結(jié)果分析】時(shí)2、時(shí)時(shí)九、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：1．當(dāng)采樣頻率大于信號最高頻率兩倍，可以用低通濾波器由采樣后的信號恢復(fù)原始信號。2.當(dāng)采樣頻率介于信號最高頻率一倍與兩倍之間，用低通濾波器將采樣后的信號恢復(fù)，會使原始信號產(chǎn)生頻譜交迭。十、總結(jié)及心得體會：1.當(dāng)采樣頻率大于信號最高頻率兩倍，可以用低通濾波器由采樣后的信號恢復(fù)原始信號。當(dāng)采樣頻率介于信號最高頻率一倍與兩倍之間，用低通濾波器對信號恢復(fù)時(shí)，會產(chǎn)生頻譜交迭。2.實(shí)際問題中，合理選擇采樣頻率很重要。3.通過對信號的采樣與恢復(fù)加深了對采樣定理的理解，驗(yàn)證了采樣定理的正確性4.實(shí)際電路實(shí)驗(yàn)對理論課的學(xué)習(xí)有很大幫助。十一、對本實(shí)驗(yàn)過程及方法、手段的改良建議：1、產(chǎn)生一個(gè)5KHz的原始正弦波，并用5